Приветствую всех форумчан!

Необходимо найти датчик ИК лучей, с помощью которого можно обнаружить вспышку длительностью до 1мс в диапазоне длин волн от 1,7 до 4,3 мкм. Выбор обусловлен тем, что необходимо обнаруживать вспышку газа с температурой от 500 до 1200*С, простой расчет показывает что на этих длинах волн будет максимум излучения. Обычные тепловизионные камеры имеют в качестве "целевой аудитории" более холодные объекты, так что они будут давать много посторонних "целей" в виде людей, животных и прочих слабонагретых (например от солнца) тел.
Длины волн 4,3 и 2,7 мкм интересны тем, что поглощаются атмосферой земли, так что солнечное излучение (которое в данном случае является помехой) на этих длинах будет заметно ослаблено, что позволит увеличить соотношение сигнал/помеха, когда источник сигнала находится на небольшом удалении от сенсора (сотни метров).
Интересуют неохлаждаемые матрицы с разрешением от 128х64 и более, желательно с оптикой, но можно и без. Подойдет также компактная камера с аналоговым или Ethernet/USB выходом.
Из отечественных фирм смотрел у НПП "Силар" и ЦНИИ "Электрон", но ничего подходящего не нашел.
Импортных производителей последние годы практически уже не остлеживаю, да и тема совсем не моя, поэтому буду рад любым ссылкам как на готовые устройства, так и на производителей.
ЗЫ. Прошерстил сайт Hamamatsu, но попадаются только с внешним охлаждением.

может сначала пойти более простым путём: заказать оптику с напылением на требуемую длину волны. могут даже сделать несколько "прозрачных окон".

Это будут довольно медленные устройства. Лучше брать КМОП сенсор (видимый+ближний ИК) или в крайнем случае InGaAs (0.9-1.7 мкм или 0.9-2.4мкм, но цена будет космос).


Имхо, задача неправильно поставлена или описана. Нужно детектировать вспышку газа при солнечном освещении да еще и на расстоянии? Лучше поискать какой-то альтернативный способ детектирования. Ваш свет длиной 2.7 (4.3) мкм тоже подсядет в атмосфере. Вообще, странный выбор.
Матрицы на такой диапазон очень дорогие.


Чтоб купить у хамамацы, придется 2-3 почки продать.

Присоединяюсь к совету. Более холодные объекты как раз сложнее (дороже) детектировать, поэтому отрезать их фильтром, да и дело с концом.


Это да! Если ещё продадут.

Если цена не пугает, посмотрите охлаждаемые матрицы HgCdTe. Как раз работают примерно в диапазоне 3-5 um.

Вы бы лучше рассказали, на каком расстоянии и какой пространственной и энергетической величины может быть вспышка. Какой газ вспыхивает, горит синим пламенем (окисляется) или разряд? Кажется мне, что пожары ищут в ультрафиолетовом диапазоне. Объяснения не помню.

Есть в продаже "солнечные фильтры" для телескопов, в виде плёнки, и стёкол. Позволяют детально рассматривать поверхность солнца: протуберанцы, вспышки, и т.д.
Стоят копейки. Может это подойдёт и для наблюдения за вспышкой газа?

Внешний вид фильтра, и пример фото солнца через него.

Не понял, Вы предлагаете использовать матрицу от тепловизора с особым фильтром? Какой в этом смысл, если сама матрица нечувствительна в этой области? (у тепловизионных матриц область чувствительности от 7,5 до 14мкм, а у меня будет к примеру 2,7мкм).

Болометры я и не рассматривал изначально, только фотоэлектрики.
К сожалению "видимый" ничего не увидит
Вот их как раз и ищу.

Отнюдь, посмотрите устройство извещателей пламени (пожара), они обнаруживают пусть и не вспышку, но именно эту длину волны, солнце им как раз не мешает (причину я выше указывал).

Я же не свои продаю

FPA320x256-K-2.2-TE1, IRnova320ER-330?

Расстояние до 1000м. Диаметр области вспышки 0.2-0.5 м, газ = воздух + CO2 + {различные окислы азота}. Действительно, в приложенной (в предыдущем сообщении) статье говорится о возможности УФ обнаружении пожаров, к сожалению никакой конкретики по этому вопросу не нашел: какие датчики, на каком расстоянии, и вообще по спектральному распределению продуктов горения.


Они оба с внешним охлаждением.

А Вам надо картинку получить или сам факт вспышки зафиксировать? Если вспышку то можно брать не матрицу, а обойтись фотодиодом.

В этом диапазоне и по более-менее демократичной цене посмотрите фотодиоды, например тут: www.osioptoelectronics.com (FCI-InGaAs-1000, FCI-InGaAs-1500, FCI-InGaAs-3000X).
В качестве фильтра для борьбы с засветкой используйте кремниевую пластину (на складах -- фильтры из оптического кремния), такой фильтр отрежет Вам весь видимый и ближний инфракрасный (до 1100nm) диапазон.

Сам факт. Но боюсь один фотодиод будет интегрировать (паразитную) засветку со всего поля зрения оптической системы. Возможно для статического датчика эту проблему можно будет обойти с помощью ВЧ фильтрации сигнала (т.к. вспышка очень короткая <1мс), но как быть если датчик в движении (по ТЗ нужен обзор 360*), т.е если он вращается.

Спасибо за информацию!

А цены действительно впечатляют!

Вот здесь поспрашивайте, может быть они вам матрицу для кругового обзора соберут.
В любом случае, что на фотодиод, что на матрицу, вам надо оптический фильтр вешать, чтобы отсечь всё лишнее.

Как думаете есть смысл смотреть в сторону фоторезисторов? Например Нажмите для просмотра прикрепленного файла - диапазон 1-3,2мкм, постоянная времени 400 мкс вполне устроит.

Матрица для кругового обзора...хм, интересный вариант, а с линзами как?
Оптический фильтр понятное дело, возможно сама линза будет фильтром, сейчас обычно так делают.

Вы сами писали, что они работают в этом диапазоне, но так как в нужном спектре чувствительность не на максимуме, то большая засветка по другим диапазонам. Вот я и предложил просто отрезать " не нужные" диапазоны фильтром.

Рассчитывается комбинация из требуемых углов обзора, чувствительности фотодиодов и их количества,а также потерь в линзе.
Но можно поупражняться с диафрагмами.

Это зависит от того какая у вас линза. На плоскую стекляшку проще нанести покрытие фильтра.

Для матрицы видимо сферическая линза, а для одиночного сенсора предполагаю цилиндрическую. А не подскажете производителей линз с покрытием?


Вообще размер 1мм кристалла это ведь немного. Например у ФД-7К площадка диаметром 10мм (площадь в 80 раз больше). Я правильно понимаю больше 1мм не делают изза того что емкость увеличивается и падает быстродействие?

Странный выбор, я бы для матрицы как раз использовал цилиндрические, а вот для точечного сферу.
По линзам вот так сразу вам не скажу, давно я с оптикой работал. Мы использовали цилиндрические под лазерные линейки в том числе и матрицы линз и там был ближний ИК. А стекла с напылением заказывали в различных конторках при универах где есть кафедры с оптикой.

Как раз которые я Вам рекомендовал (FCI-InGaAs-1000, FCI-InGaAs-1500, FCI-InGaAs-3000X) большие, соответственно 1; 1,5 и 3 мм, кроме того они с вменяемой ценой и более-менее доставаемые.

В efind не бьется, а напрямую я не могу заказывать. Может подскажете куда обратиться?

Кстати по поводу размеров, по прикидкам выходит что после линзы изображение объекта будет всего 25 мкм (на максимальном удалении), а весь остальной кристалл будет только генерировать шумы, от чего обнаружительная способность будет падать. Так что и 0,3мм из тех, что советовал HardEgor тоже вполне сгодится. Тем более обещают первые образцы довольно быстро изготовить.

Вот https://efind.ru/offer/FCI-InGaAs-
На складах не значится, но на заказ вроде проблем нет.
Тысячный покупали, где то с год назад.

Спасибо! Странно, вчера efind выдавал 0 результатов, сегодня целая куча

Вы не с того конца начали - с электроники. А надо с оптики. Думаю, что Вам потребуется зеркальный телескоп для всей этой затеи. Будь это так просто. - уже бы давно бы...
Сколько квантов прилетит от вспышки не детектор? Какая будет засветка? Дифракцию учитывали? Ведь у Вас длина волны как с диаметром детектора соотносится? Какое рассеяние и поглощение в атмосфере Тут еще много вопросов...

Я тоже начал подумывать насчёт параболического рефлектора. Но изготовить такой рефлектор в штучном количестве будет наверно не дешевле кремниевой линзы с покрытием?
Дифракцию не учёл, тут ведь нет конкретной длины волны, есть сложный спектр излучения нагретого газа (посмотрите рис.3 в файле-приложении из сообщения №8, но это очень усредненная картинка, реально всё будет гораздо сложнее). Засветка может быть любая, т.к всё это хозяйство может быть направлено по любую сторону света в направлении горизонта.

Мне тут специалист подсказывает, что на 1-5 мкм лучше PbSe не требуют охлаждения, времена в миксосекундах, углы десятки градусов. Там же и другие датчики можно посмотреть.
Линзы делают из кварцевого стекла(ближний ИК), кремния или германия(идеально, но большие коэффициенты отражения), монокристалла калий-хлор(боятся воды), КРС(дальний ИК, ядовито), сапфир(дорого! . Линзы делают в Электростекло
Но, по цене дешевле поставить 20 датчиков в круг, чем сделать 1 линзу

Фторид лития не боится воды. И кальция.
А мне кажется, что сделать зеркало проще, - одна хорошая поверхность, отсутствует дисперсия (смещение фокуса для разных длин волн). Но как защитить поверхность зеркала... вопрос.
Когда-то давно слышала об изготовлении специального очень дорогого кристалла для фильтра, который пропускает только ультрафиолетовую часть спектра, отрезая видимый на... десяток или более порядков.

Да, плоскопараллельная пластинка из Si стоит 2т.р, но пропускание 50%, с покрытием лучше - 90-95% пропускание, но стоит 25т.р.

Мне бы отрезать видимое и ближний ИК (до 1.0 - 1.5 мкм).
Как думаете такой фильтр пропустит 2-4 мкм?



И что скажете по поводу такого отражателя?
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Насколько он эффективен? Смущает то, что кристалл расположен как будто не в фокусе, а гдето в нижней точке параболы. Да и лучи падают на кристалл под большим углом. По аналогии со спутниковыми тарелками облучатель/приемник направляют НА тарелку, а не ОТ неё как в этой конструкции... Хотя похожий конструктив используется в светодиодных фонарях и работает вполне не плохо.

Так я про то и говорю. Если угол зрения датчика 50 градусов, то 7 датчиков перекрывают 360. И никаких линз и движущихся частей, только фильтры.


Всё может быть, лучше запрашивайте у продавцов.


У него, насколько помню, неровная диаграмма - примерно сумма двух 1.0х30 градусов и 0,5х60. Более интересно чтобы на длинноволновом ИК работал, а то ведь не все материалы отражающие видимый свет отразят ИК....

Поищите "пожарный извещатель пламени", это достаточно проработанная область, там есть и ИК, и УФ, и ИК + УФ датчики для разных условий работы.
Там, конечно, одиночные фотоприемники, но может у буржуев и с матрицей что-то найдется.

Недавно сталкивался с быстродействующим извещателем пламени МДП (время срабатывания 0.2-0.5с)
Возможно, Вам подойдет какой-то такой извещатель, соединенный с параболическим зеркалом.

За километр увидеть маленькую вспышку, собирая свет из огромного телесного угла... Сомнительно... Тут такие нужны фильтры...

Обычное напыленное зеркало все успешно отразит.

Спасибо за ссылку, оправил запрос на даташит, правда всё же на PbS, т.к у них чувствительность на порядок выше, чем у PbSe. Но вот что интересно: для этих датчиков указывается значение D* (обнаружительная способность) на двух частотах - 90 и 650 Гц, на 650 Гц она примерно в 4 раза выше, дело по всей видимости во фликер-шуме свойственном полупроводникам, но почему тогда этот параметр (частота) я нигде не встречал для датчиков InGaAs ??

Mremennyy@mail.ioffe.ru
Это почта Максима Ременного (институт Иоффе, Питер). Напишите ему. Они делают быстродействующие (до 10 МГц) свето и фото диоды на нужный Вам диапазон. Есть выбор вариантов исполнения. Для примера: Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Спасибо smk! Хоть я и нашел фирму ООО АИБИ сидящую в том же здании, но похоже это другие ребята
У ИоффеЛед нашел много полезного, в том числе фотодиоды с фильтрами на нужный диапазон!
Одно плохо- уже оплачен заказ в Микросенсоре.

Уменя есть некоторые образцы их продукции. Есть опыт применения. Потому если нужно проконсультировать, то буду рад быть полезен. Можно что-то и "в железе" смастерить-проверить (если не будет занимать сильно много времени).

Если посмотреть на графики чувствительности, то фильтра может и не нужны.

Спасибо за предложение Проблема в том, что у меня (скоро) будут другие датчики, в частности Lms36PD-03-CG (по параметрам он наверное ближе к PD34 от ИоффеЛед), чтобы адекватно сравнивать Ваши и мои датчики нужен некий образцовый сигнал, у меня ничего такого нет - пока что думаю просто поставить лампу накаливания 12В за крыльчаткой кулера, который будет являться импульсным сигналом, но это чисто для юстировки датчиков, какой там реально спектр - этого я не могу сказать.
С реальным источником сигнала еще сложнее, его замеры будут в конце мая.
А так пока думаю поставить в ряд 3 датчика - на 3,6мкм с линзой (Lms36PD-03-CG), еще один на 3,6мкм с рефлектором и охладителем (Lms36PD-05-TEM-R) и на 2,5мкм с рефлектором (Lms25PD-05-RW). Буду записывать сигналы со всех трёх, по результатам сделаю вывод - что лучше и на каком расстоянии могу зарегистрировать сигнал.
Хотелось бы еще для верности посмотреть в районе 4,3мкм, на основе PD42Sr WB + Фильтр INBP4260, но это возможно в будущем

Микросенсор рекомендует с фотодиодами (особенно 3-5мкм) работать в режиме без смещения (фотогальванический режим), как они утверждают так по шумам лучше, только вот почему так - не понятно.
Еще интересно, насколько велик уровень шумов на низких частотах (до 100 Гц), у меня сигнал имеет длительность от 0,2 до 1,0 мс, поэтому ниже 100 Гц резать в усилителе не хочу, в крайнем случае потом цифровым фильтром если что можно.
И еще вопрос: в даташите есть параметр Noise Equivalent Power, если его умножить на корень из полосы и на фоточувствительность (A/W) я получу уровень собственных шумов датчика?

Считается, что для фотодиодов на основе InAs фотовольтаический режим предпочтительнее:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

На известном Вам ресурсе есть и о шумах.